副變速撥叉的工藝設計

張彩珠

（廣東省韶關市技師學院，廣東 韶關 512026）

0 引言

副變速撥叉在拖拉機結構當中屬于小零件，但它卻是拖拉機變速系統當中的一個重要的零件，副變速撥叉結構強度較弱且形狀不規則，由于生產工藝不完善，廢、次品率很高。產品質量一直不穩定，無法達到設計要求。

1 原加工工藝存在的問題

如圖1，副變速撥叉是一種復雜結構件，它的材料采用ZG45 鋼制造，韌性很好，不易折斷，但極易變形。在制造過程中，由于工序安排不合理，且切削與裝夾時對零件施加了不適當的外力，極易使零件尺寸變得不穩定。

圖1 副變速撥叉

副變速撥叉的原加工工藝流程：粗校→粗、精車孔→車另一端面→銑叉口→撥平面→鉆孔→鉆小孔→銑頂面→銑槽→校正撥叉腳→粗銑撥叉腳→精銑叉腳→精校撥叉腳。

舊工藝存在的主要問題有：1）叉腳板面與孔的垂直度難以保證。2）兩腳厚度不一致而超差，造成廢品率很高，可達10%～20%。3）部分零件完工后隔天去測量會產生回彈，產生大量的次品。4）部分撥叉裝機后掛擋不順，質量難以穩定。5）叉腳平面磨損較快，不耐用。

2 新工藝的安排

針對上述問題，對副變速撥叉的加工工藝進行了重新設計，新的副變速撥叉工序的加工工藝流程為：粗校→擴孔→倒角→拉孔→車端面→銑叉口→刨平面→鉆孔→鉆小孔→銑頂面→銑槽→校正撥叉腳→銑叉腳→熱處理（高頻淬火）→精校撥叉腳→磨叉腳。

具體的工序安排如下：

1）粗校。將加工毛坯按圖紙上的標準尺寸用校正夾具校驗其上的輪廓線，以確保走刀有足夠的加工余量，對輪廓線出入較大的位置，易造成加工走刀時出現廢品情況，要重新勾劃毛坯輪廓線，使其滿足下一道加工工藝要求，副變速撥叉毛坯粗校的關鍵部位是叉腳，因此對毛坯叉腳校正一定要在允許精度范圍之內以確保滿足下道加工工藝的要求。粗校加工見圖2。

2）擴孔。用車孔夾具將加工零件固定在六角車床上，用φ14.4 的麻花鉆按圖紙標注尺寸位置擴一個φ14.5的孔，擴孔時由工藝手冊查得切削速度v＝28.5 m/min，故主軸轉速n＝1 000v/πd＝630 r/min，走刀量s為0.35 mm/r，吃刀深度為1.2 mm，擴孔后用塞規進行檢測，看孔徑是否達到圖紙要求。車端面時由工藝手冊查得切削速度v＝24.5 m/min，走刀量為0.2 mm/r，吃刀深度為0.5 mm，按圖紙進行車端面，保證端面至叉腳筋板平面為4.5 mm。車好端面后，將端面的一端倒1×45°角。選用防銹乳化油冷卻。擴孔加工見圖3。

3）倒角。用鉆床將φ14.5 孔的另一端用φ19 的鉆頭，按520 r/min 左右轉速，將孔口倒2.5×45°的角。倒角加工見圖4。

圖2 粗校工序加工圖

圖3 擴孔工序加工圖

圖4 倒角工序加工圖

圖5 拉孔工序加工圖

5）車端面。利用車平面夾具將零件固定，保證端面至叉腳筋板的距離4 mm，由工藝手冊查得，選擇主軸轉速為800r/min 左右，走刀量為0.15 mm/r，吃刀深度為0.5 mm，將M 面加工到圖紙要求并倒1×45°角。同理，利用相同夾具，按主軸轉 速700～800 r/min，走刀量0.15 mm/r，吃刀深度1 mm，將長度為22 的N 平面加工達到圖紙要求并倒1×45°角。加工好后的M 面和N 面都要用0-300/0.02 游標高度尺進行校驗是否達到工藝要求。選用防銹乳化油冷卻。車端面加工見圖6。

6）銑叉口。用專用銑撥叉叉口夾具將零件固定，選用80×8 型三面刃銑刀，由于撥叉腳強度較弱，切削速度和切削用量應選小值。選擇切削速度為20～25 m/min，走刀量為0.9 mm/r，吃刀深度1 mm，將撥叉的叉口銑至圖紙要求，并用0-125/0.02游標卡尺對加工工件進行檢測，看其是否滿足圖紙尺寸精度范圍。選用防銹乳化油冷卻。銑叉口加工見圖7。

7）刨平面。由于該處為鑄造水口位置，端面不平易造成φ9.5H13 孔偏斜超差，由工藝手冊查得切削速度為24m/min，走刀量為0.5 mm/r，吃刀深度由余量決定，保證35 尺寸。加工完后用0-125/0.02 游標卡尺檢驗平面是否達到產品工藝要求。刨平面加工見圖8。

圖6 車端面工序加工圖

圖7 銑叉口工序加工圖

8）鉆孔。采用鉆孔專用夾具在立鉆上鉆φ9.5H13 孔。選用φ9.5 麻花鉆。選擇參數為：切削速度16 m/min，走刀量為0.22 mm/r，吃刀深度為4.25 mm。重點保證φ0.2 mm的位置度要求。φ9.5H13 孔鉆好后，用φ13.75～φ15.25 型可調鉸刀，去除φ15H9 孔內毛剌，完成后在專用心軸座上用0-300/0.02 游標高度尺檢測位置度。選用防銹乳化油冷卻。鉆孔加工見圖9。

圖8 刨平面工序加工圖

圖9 鉆孔工序加工圖

9）鉆小孔。采用專用鉆夾具固定零件，用φ3 鉆頭在臺鉆上鉆φ3 小孔。選擇主軸轉速2 000 r/min，走刀量為0.1 mm/r，吃刀深度1.5 mm。加工后去毛剌。鉆小孔加工見圖10。

10）銑頂面。采用銑槽夾具固定工件，用80×8 型三面刃銑刀，選擇切削速度為20～35 m/min，走刀量為0.54 mm/r，吃刀深度為1 mm，在萬能銑床銑頂上兩平面，保證170-0.043尺寸。去毛剌后，用0-125/0.02游標卡尺檢測其是否達到圖紙尺寸要求。選用防銹乳化油冷卻。銑頂面加工見圖11。

11）銑槽。用銑槽夾具在萬能銑床上固定零件，采用80×8 型三面刃銑刀銑8 mm 寬槽，由工藝手冊查得：切削速度為20～35 m/min，走刀量為0.54 mm/r，吃刀深度為6.74 mm。銑好后用0-125/0.02 游標卡尺檢測加工工藝是否滿足圖紙標準精度要求。選用防銹乳化油冷卻。銑槽加工見圖12。

圖10 鉆小孔工序加工圖

圖11 銑頂面工序加工圖

12）校正。校正撥叉腳到要求位置，校正精度用0-300/0.02 游標卡尺來檢測，看其是否滿足工藝要求。校正加工見圖13。

13）銑撥叉。用專用夾具將零件固定，采用100×10 三面刃銑刀將撥叉腳側面尺寸銑至6.1+0.10，由工藝手冊查得：切削速度為20～35 m/min，走刀量為0.54 mm/r，吃刀深度為1 mm，兩側面銑好后用0-125/0.02 游標卡尺寸檢測其精度是否達到工藝要求，叉腳兩側面銑好后，根據圖紙標準尺寸將相關4 處按0.7×45°倒好角，去掉相關毛剌，最后用0-300/0.02 游標卡尺檢測是否滿足工藝要求。選用防銹乳化油冷卻。銑撥叉加工見圖14。

圖12 銑槽工序加工圖

圖13 校正工序加工圖

圖14 銑叉腳工序加工圖

14）熱處理。改進了原設計，增加了一道高頻淬火工藝。通過這樣高頻淬火工藝處理了以后，硬度達到42～45HRC，增加了零件的使用壽命。

圖15 校正工序加工圖

15）校正。將撥叉腳校正到圖紙上標注尺寸工藝要求，用 0 -300/0.02游標卡尺和精度為±0.4 百 分表進行校正檢測。校正加工見圖15。

16）磨叉腳。利用磨叉面夾具固定好工件，借助GB60ZR2ABW150×15×32 型砂輪將撥叉腳的M 面和N面磨好，選擇主軸轉速1 160 r/min，吃刀深度0.04 mm。磨叉腳加工見圖16。

圖16 磨叉腳工序加工圖

3 新舊工藝對比

從新舊工序加工工藝流程中可看出，新工藝把舊工序的粗、精車孔改為擴孔、拉孔、車端面，總工時沒變。但由于新工藝采用拉刀這種定尺刀具，極好地保證了孔尺寸的一致性，而后工序多是采用孔作為定位基準，所以定位的準確度得到了提高。由于該處是鑄造水口，把撥φ18平面改為刨平面，保證了平面平整。把精銑平面改為磨叉腳平面，舊工藝的精銑工序由于切削力較大，只好采用端面為基準，由于與設計基準不重合，誤差較大，且舊工藝精銑時銑削力較大，叉腳振動大，易造成兩腳厚度不一致而使撥叉報廢，這是產生廢品的主要根源。為解決振動問題舊工藝采用附加定位夾緊固定的辦法處理，但由于受力方向不合理，許多零件加工完成后產生回彈，造成許多次品。新工藝改為以φ9.5 孔為基準，使設計基準與工藝基準重合消除了基準轉換的誤差，由于把精銑工序改為磨削，加工時兩腳受力均勻，則消除了上述問題。針對不耐用的問題，增加了一道高頻熱處理叉腳工序。新舊工藝的主要差別和優缺點比較總結見表1。

表1 副變速撥叉新舊工藝對照表

4 結論

通過對副變速撥叉工藝的改進，使產品質量得到了明顯的改善；很好地解決了產品加工質量不穩定，廢品率高的問題；增加高頻熱處理工藝，使產品壽命得到顯著的提高；通過專用夾具的改進，提高了生產效率；通過生產的驗證證明，該套工藝應用于大批量生產中是成功的。

［1］趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊［M］.上海：上海科學技術出版社，2006.

［2］張益芳.金屬切削手冊［M］.上海：上海料學技術出版社，2011.